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研究以Mg-4Zn-0.1Zr-0.05Sr稀合金为对象，利用CALPHAD计算MgZn₂的CCT/TTT动力学，确定约200 ℃的析出鼻尖温度，并设计“75 ℃预时效+150–200 ℃二次时效”的双级时效路线。低温预时效首先形成高密度G.P.区，为后续β′₁-MgZn₂析出提供异质形核位置，其中DA-175状态形成数量最多、尺寸更细的棒状β′₁析出相，实现148 MPa屈服强度、269 MPa抗拉强度、19.8%延伸率和141.2 W·m⁻¹·K⁻¹导热率。

其性能协同来自同一个微观过程：高密度细小β′₁通过Orowan机制阻碍位错提高强度，同时大量消耗Mg基体中的固溶Zn，降低晶格畸变及电子/声子散射，从而提高热导率。换言之，该研究并非在“强化”和“导热”之间折中，而是通过精准控制析出动力学，让析出相同时承担强化和基体净化两种作用。

作者信息

第一作者：Qi Shang

通讯作者：Jun Tan

通讯单位：重庆大学，明月湖实验室，兰溪镁材料研究院

上线日期：Available online 1 June 2026

DOI：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2026.117420

精选图文

成分体系

Mg-4Zn-0.1Zr-0.05Sr，wt.%

组织特点

合金以α-Mg为基体，T4处理后仍保留少量Mg₇Zn₃和Mg₁₇Sr₂共晶相；时效后的主要强化相为沿α-Mg [0001]方向排列的棒状β′₁-MgZn₂析出相。不同双级时效主要改变析出相数量和尺寸，而不改变析出相类型。其中DA-175状态析出体积分数最高、析出物尺寸更细，基体中固溶Zn含量最低，对应最小的晶格畸变；因此既获得最强的Orowan析出强化，也具有最低的溶质散射，是其强度和热导率同时达到最佳的组织基础。

合金工艺

铸态ZKJ400合金首先在400 ℃固溶8 h，随后水淬获得过饱和α-Mg固溶体；CALPHAD计算表明MgZn₂转变鼻尖温度约为200 ℃，据此设计双级时效。样品先在75 ℃预时效24 h，形成高密度G.P.区，再分别于150、175和200 ℃进行二次时效至峰值硬度，对应DA-150、DA-175和DA-200；同时以直接在200 ℃单级时效的SA-200作为对照。最优状态为DA-175：400 ℃×8 h固溶+水淬→75 ℃×24 h预时效→175 ℃时效至峰值硬度。